[发明专利]一种铝型材前保横梁轻量化设计的方法

权利要求书

1.一种铝型材前保横梁轻量化设计的方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过有限元仿真软件建立原数据模型，并对有限元分析结果进行后处理，读取所述原数据模型中的多阶原约束模态和原刚度位移的数据；

将高性能材料数据卡输入所述原数据模型中进行替换和补充，形成新的材料定义；

设定优化约束和优化目标，对所述原前保横梁的截面结构进行拓扑优化；

根据所述拓扑优化的结果对所述原前保横梁的截面结构构建轻量化设计方案；

通过所述有限元仿真软件对所述轻量化设计方案进行仿真分析，并在后处理结果中读取所述轻量化设计方案的多阶优化约束模态和优化刚度位移的数据；

通过比对模块对所述多阶原约束模态的数据与所述多阶优化约束模态的数据一一对应进行数据比对；通过所述比对模块对所述原刚度位移的数据与所述优化刚度位移的数据进行数据比对；所述比对模块在任意一项数据比对中不满足所述优化约束时，则继续对所述原前保横梁的截面结构进行拓扑优化；

所述比对模块在满足所述轻量化设计方案的优化约束后，输出所述轻量化设计方案对应的前保横梁和吸能盒的截面结构。

2.根据权利要求1所述的铝型材前保横梁轻量化设计的方法，其特征在于，所述通过有限元仿真软件建立原数据模型，具体为：

在第一有限元仿真软件中建立所述原前保横梁及原吸能盒的原数据模型，并对所述原数据模型完成单元定义、网格划分和所述材料定义。

3.根据权利要求2所述的铝型材前保横梁轻量化设计的方法，其特征在于，将所述第一有限元仿真软件处理后的原数据模型导入第二有限元仿真软件，模拟所述原前保横梁和所述原吸能盒的实际安装时的约束状态，并开展有限元分析。

4.根据权利要求3所述的铝型材前保横梁轻量化设计的方法，其特征在于，对所述第二有限元仿真软件的有限元分析的结果进行后处理，读取出所述多阶原约束模态和所述原刚度位移的数据为：

一阶模态M11、二阶模态M12、三阶模态M13和刚度位移D11。

5.根据权利要求1所述的铝型材前保横梁轻量化设计的方法，其特征在于，所述将高性能材料数据卡输入所述原数据模型中进行替换和补充，形成新的材料定义包括：

弹性模量的数据替换、密度的数据替换、泊松比的数据替换、抗拉强度的数据替换、屈服强度的数据替换、伸长率的数据替换、多应变速率的数据对补充、GISSMO断裂失效的数据对补充。

6.根据权利要求1所述的铝型材前保横梁轻量化设计的方法，其特征在于，所述拓扑优化，具体为：

以多阶原约束模态和所述原刚度位移的数据为优化约束，依据所述优化约束在保持原前保横梁的截面外轮廓不变的同时以质量最小化为优化目标，对所述原前保横梁的截面结构进行拓扑优化。

7.根据权利要求6所述的铝型材前保横梁轻量化设计的方法，其特征在于，根据所述拓扑优化的结果对所述原前保横梁的截面结构构建轻量化设计方案，具体为：调整所述原前保横梁和所述原吸能盒的各个圆角的半径及各个边壁的厚度。

8.根据权利要求7所述的铝型材前保横梁轻量化设计的方法，其特征在于，调整所述各个圆角的弧度和所述各个边壁的厚度时：

均为在保持所述原前保横梁的截面外轮廓的尺寸不变的情况下进行调整。

9.根据权利要求1所述的铝型材前保横梁轻量化设计的方法，其特征在于，所述第二有限元仿真软件模拟实际工况对所述轻量化设计方案的数据模型进行约束和载荷设置，并开展有限元分析。

10.根据权利要求9所述的铝型材前保横梁轻量化设计的方法，其特征在于，所述有限元分析，具体为：

对所述各个圆角的半径和所述各个边壁的厚度进行调整后的前保横梁进行有限元仿真分析，读取所述多阶优化约束模态和所述优化刚度位移的数据为：

一阶模态M51、二阶模态M52、三阶模态M53和刚度位移D51。